BAHAN AJAR BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UMUM

OLEH :

Prof. Dr. SITI SALM AH

Dr. ARDINIS ARBAIN

Dra. NETI M ARUSIN

Prof. Dr. SYAM SUARDI, M .Sc.

PUTRA SANTOSO, M .Si.

M . IDRIS, M .Si.

Dr. HENNY HERW INA, M .Sc.

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS M ATEM ATIKA & ILM U PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2011

DIDANAI OLEH ANGGARAN DIPA UNAND TAHUN 2011 DENGAN KEPUTUSAN DEKAN FM IPA UNAND PERIHAL PENETAPAN TIM

PENYUSUNAN DIKTAT M ATA KULIAH DASAR FM IPA NO. 347/ XIII/ D/ FM IPA-2011 TANGGAL 27 APRIL 2011

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala nikmat kepada kami sehingga penyusunan modul kuliah ini dapat diselesaikan sebagai mana mestinya. Modul kuliah ini dimaksudkan sebagai bahan ajar yang akan mendukung kelancaran proses pembelajaran pada Mata Kuliah BIOLOGI UMUM pada Jurusan Biologi FMIPA UNAND. Sebagai suatu bentuk mata kuliah pengantar, maka materi-materi yang disajikan dalam modul ini bersifat umum yang diharapkan dapat memberikan pemahaman konsep-konsep dasar dalam Biologi yang nantinya akan lebih diperdalam pada berbagai mata kuliah spesifik di semester-semester berikutnya.

Rampungnya bahan ajar ini tidak terlepas dari kontribusi berbagai pihak baik berupa material maupun dorongan motivasi kepada kami sebagai tim penyusun. Oleh sebab itu sudah selayaknya kami mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Emriadi, M.Sc. selaku dekan FMIPA UNAND yang telah berkenan memberikan kesempatan kepada tim kami sebagai penerima bantuan dana DIPA UNAND Th. 2011.

2. Ketua Jurusan Biologi FMIPA UNAND yang telah memberikan dukungan dan panduan dalam pengajuan pembuatan bahan ajar.

3. Rekan-rekan sesama staf pengajar di lingkungan Jurusan Biologi UNAND yang telah memberikan kontribusi berupa materi-materi yang relevan untuk menambah materi dalam bahan ajar ini.

4. Semua pihak yang telah berperan serta baik secara langsung maupun tidak langsung.

Sebagai sebuah karya keilmiaan, kami berharap semoga bahan ajar ini menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi siapa saja yang membaca dan mempelajarinya. Dan sebagai sebuah karya pula maka kami menyadari bahwa sudah pasti terdapat kekurangan ataupun kejanggalan di berbagai tempat dalam buku ini. Oleh sebab itu, demi kesempurnaannya di masa mendatang, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan.

PADANG, OKTOBER 2011

COVER i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iii

1. PENDAHULUAN 1

2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP 6

3. SEL DAN REPRODUKSI SEL 10

4. JARINGAN HEWAN 16

5. JARINGAN TUMBUHAN 23

6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN 28

7. FOTOSINTESIS 34

8. RESPIRASI TUMBUHAN 42

9. TRANSPIRASI DAN GUTASI 47

10. UNSUR HARA TUMBUHAN 52

11. HORMON TUMBUHAN 59

12. GERAK TUMBUHAN 66

13. REPRODUKSI TUMBUHAN 71

14. INTEGUMEN, RANGKA DAN OTOT 79

15. SISTEM PENCERNAAN 84

16. SISTEM RESPIRASI HEWAN 88

17. SISTEM SIRKULASI HEWAN 95

18. SISTEM EKSKRESI 99

19. SISTEM REPRODUKSI HEWAN 104

20. SISTEM KOORDINASI HEWAN 110

21. BIOSISTEMATIKA HEWAN 116

22. BIOSISTEMATIKA TUMBUHAN 122

23. GENETIKA 128

24. EVOLUSI 135

25. EKOLOGI 150

26. ETOLOGI 156

1. PENDAHULUAN

Hakekat Ilmu Pengetahuan

Ilmu didefinisikan sebagai pengetahuan yang terorganisir, bersifat dinamis dan berkembang terus. Sains (science) berasal dari bahasa latin yaitu scientia yang berarti to know dan secara harfiah berarti ilmu pengetahuan (sains = ilmu). Pengetahuan dapat diperoleh dengan mengumpulkan pengalaman yang didapatkan dengan cara berfikir dan merasa. Asal Ilmu bersumber dari pandangan yang bersifat: magis, gaib atau sihir. Kemudian ada perkembangan pemahaman berdasarkan ajaran agama dan ilmu murni (science) dan ilmu terapan (oleh professional).

Berdasarkan masanya, periode perkembangan ilmu dibagi menjadi tiga yaitu periode awal, periode yunani kuno, dan periode modern.

a) Periode Awal (4000-6000 SM)

b) Penemuan yang didokumentasikan pada kertas papyrus (Mesir & Mesopotamia) c) Periode Yunani Purba (600 SM-1600)

Muncul berbagai perkembangan teoritis, dimana terdapat para ahli filsafat seperti Socrates Pluto (Academi), dan Aristoteles (perkembangan ilmu taxonomi dan morfologi).

d) Perode Modern (1600 – Sekarang)

Periode modern dicirikan dengan adanya pemahaman fenomena alam melalui observasi dan eksperimen seperti yang dilakukan oleh Darwin dan Pasteur.

Landasan pemahaman tentang ilmu pengetahuan sangat berkaitan erat dengan filosofi. Dimana filosofi itu sendiri diartikan sebagai suatu pengulasan ilmu secara mendasar dan menyeluruh. Hal ini dapat dikategorikan menjadi tiga aspek yaitu :

1. Ontologi: materi (objek) suatu ilmu dan keberadaannya di kehidupan manusia 2. Epistemologi: cara mendalami dan bergerak dalam ilmu pengetahuan

3. Aksiologi: guna mendalami dan pedoman untuk bergerak dalam dunia ilmu

Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan

Bioloi merupakan salah satu dari ilmu pengetahuan alam. Ilmu biologi dirintis oleh Aristoteles yang merupakan ilmuwan berkebangsaan Yunani yang kita sebut juga sebagai bapak perintis biologi Biologi berasal dari kata bios (βiος) dan logos (λόγος) yang merupakan bahasa Yunani, masing-masing artinya hidup dan ilmu. Jadi artinya ilmu alam yang mempelajari tentang organisme hidup dan interaksinya dengan lingkungan.

Sebenarnya aspek yangg dipelajari di biologi adalah semua yang berhubungan dengan makhluk hidup itu sendiri. Selain struktur, fungsi, tumbuh-kembang, dan adaptasi terhadap lingkungan tempat hidup, ada juga penggolongan makhluk hidup, habitatnya, peran pada lingkungan, asal-usul dan evolusinya. Biologi sangat luas karena semua makhluk hidup dipelajari, dari yang sekecil bakteri hingga yang sebesar paus putih. Karena begitu luasnya cakupan Biologi, maka dibuatlah cabang-cabang ilmu biologi seperti pada skema berikut ini.

Pada dasarnya ilmu biologi hanya dikategorikan menjadi dua yaitu botani (mempelajari tumbuhan) dan zoologi (mempelajari hewan). Namun kemudian diperluas berdasarkan jenis atau kelompok organisme yang dipelajarinya secara lebih spesifik. Hal tersebut dapat dilihat seperti pada cabang ilmu zoologi yang dibagi menjadi berbagai cabang lagi antaralain :

 Protozoolgi

 Helminthologi

 Malakologi

 Ornitologi

 Herpetologi

Biologi termasuk Ilmu Pengetahuan Alam

 Ichtiologi

 Primatologi

 Entomologi

 Melittologi

 Acarologi

Cabang biologi terus-menerus bertambah, sesuai dengan perkembangan ilmu biologi itu sendiri. Antara lain mikologi (ilmu tentang fungi) yang dahulu disatukan dalam botani, sekarang dipisahkan, kemudian ada fikologi (ilmu tentang alga), lalu ada bryologi (ilmu lumut), ada ichtiologi (ilmu tentang ikan), karsinologi (ilmu tentang krustasea), mammologi (ilmu tentang mammalia), ornitologi (ilmu tentang burung), entomologi (ilmu tentang insekta), parasitologi (ilmu tentang parasit), etnobotani, dan etnozoologi. Cabang biologi yang mempelajari virus disebut virologi, bakteri bakteriologi, mikroorganisme secara umum disebut mikrobiologi, tumbuhan botani, hewan zoologi, hubungan antara makhluk dan lingkungan disebut ekologi. Cabang yg mempelajari aspek kimia dari kehidupan disebut biokimia. Ilmu Biologi sangat berpengaruh dan berguna bagi kehidupan manusia. Biologi banyak digunakan untuk berbagai bidang kehidupan seperti pertanian, peternakan, perikanan, kedokteran, dan lain sebagainya.

Pemecahan Masalah Dengan Metode Ilmiah

Metode ilmiah adalah cara kerja dari ilmu pengetahuan, brsifat ilmiah serta merupakan langkah-langkah sistematis yang digunakan dalam ilmu-ilmu tertentu yang baik direfleksikan atau diterima begitu saja. Metode atau cara kerja Ilmu pengetahuan pertama kali di kemukakan oleh Filsuf Yunani, Aristotelas. Ia memandang penelitian ilmiah sebagai kelanjutan dari observasi-observasi empiris ke prinsip umum (induksi) dan kemudian dari prisip umum ke observasi(deduksi). Jadi, inti dari metode ilmiah adalah dimana seseorang mampu berfikir logis, analistis, (menggunakan analisis), dan empiris (seseai kenyataan). Dalam melakukan aktivitas ilmiah, kita perlu memperhatikan struktur metode ilmiah, struktur metode penelitian ilmiah, stuktur penulisan ilmiah atau cara penyusun laporan ilmiah, serta bahasa ilmiah. Selain itu kita mampu bersikap ilmiah saat melakukan aktivitas ilmiah.

Penelitian akan berhasil dengan baik apabila dilakukan sesuai dengan struktur metode ilmiah. Sruktur metode ilmiah memiliki beberapa langkah yang terdiri dari:

a. Perumusan masalah : Proses kegiatan ilmiah dimulai ketika kita tertarik pada sesuatu hal. Ketertarikan ini karene manusia memiliki sifat perhatian. Pada saat kita tertarik

pada sesuatu, sering timbul pertanyaan dalam pikiran kita. Perumusan masalah merupakan langkah untuk mengetahui masalah yang akan dipecahkan sehingga masalah tersebut menjadi jelas batasan, kedudukan, dan alternatif cara untuk memecahkan masalah tersebut. Perumusan masalah juga berarti pertanyaan mengenai suatu objek serta dapat diketahui factor-faktor yang berhubungan dengan objek tersebut.

b. Pembuatan kerangka berfikir : Pembuatan kerangka berfikir merupakan argumentasi yang menjelaskan hubungan antar berbagai faktot yang berkaitan dengan objek dan dapat menjawab permasalahan. Pembuatan kerangka berfikir menggunakan pola berfikir logis, analitis, dan sintesis atas keterangan-keterangan yang diperoleh dari berbagai sumber informasi. Hal itu diperoleh dari wawancara dengan pakar atau dengan pengamatan langsung.

c. Penarikan hipotesis : Hipotesis merupakan dugaan atau jawaban sementara terhadap suatu permasalahan. Penyusunan hipotesis dapat berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan oleh orang lain. Dalam penelitian, setiap orang berhak menyusun Hipotesis.

d. Pengujian Hipotesis : Pengujian hipotesis dilakukan dengan cara menganalisis data. Data dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya melalui percobaan atau eksperimen. Percobaan yang dilakukan akan menghasilkan data berupa angka untuk memudahkan dalam penarikan kesimpulan. Pengujian hipotesis juga berarti mengumpulkan bukti-bukti yang relevan dengan hipotesis yang diajukan untuk memperlihatkan apakah terdapat bukti-bukti yang mendukung hipotesis.

e. Penarikan kesimpulan : Penarikan kesimpulan merupakan penilaian apakah sebuah hipotesis yang diajukan itu ditolak atau diterima. Hipotesis yang diterima dianggap sebagai bagian dari pengetahuan ilmiah, sebab telah memenuhi petrsyaratan keilmuan. Syarat keilmuan yakni mempunyai kerangka penjelasan yang konsisten dengan pengetahuan ilmiah sebelumnya serta telah teruji kebanarannya.

Upaya Menyingkap Suatu Masalah Dan Penerapannya Dalam Metode Ilmiah

Struktur Metode Ilmiah Penerapan langkah-langkah Metode Ilmiah

1 2 3 4 Perumusan masalah Penyusun kerangka berfikir Penarikan hipotesis

Benarkah kehidupan berasal dari benda mati? Membaca teori abiogenasis dan hasil penelitian para ilmuan pendukungnya.

Penarikan kesimpulan masing-masing d isi sekerat daging. Toples I ditutup dan toples II dibiarkan terbuka. Setelah beberapa hari toples I tidak ditemukan adanya belatung dan pada toples II di temukan banyak belatung

Belatung pada daging yang membusuk berasal dari telur lalat yang menetas, jadi makhluk hidup berasal dari mahkluk hidup.

2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP

A. Asal Usul Kehidupan

Bagaimana makhluk hidup pertama lahir masih merupakan misteri yang belum bisa diungkap para ilmuan. Secara umum Teori asal usul kehidupan ada dua, yaitu abiogenesis (makhluk hidup berasal dari benda mati) dan biogenesis (makhluk hidup brasal dari makhluk hidup juga).

1. Teori Abiogenesis

Pemuka paham ini adalah seorang bangsa Yunani, yaitu Aristoteles (394-322 sebelum masehi). Teorinya mengatakan kalau makhluk hidup yang pertama menghuni bumi ini adalah berasal dari benda mati. Timbulnya makhluk hidup pertama itu terjadi secara spontan karena adanya gaya hidup. Oleh karena itu paham abiogenesis disebut juga paham generatio spontanea. Paham ini bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani kuno (ratusan tahun sebelum masehi) hingga pertengahan abad ke 17. Pada pertengahan abad ke 17 paham ini seolah-olah diperkuat oleh antonie van Leeuweunhoek, seorang bangsa Belanda. Dia menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk melihat jentik-jentik (makhluk hidup) amat kecil pada setetes rendaman air jerami. Hal inilah yang seolah-olah memperkuat paham abiogenesis.

2. Teori Biogenesis

Setelah bertahan cukup lama, paham abiogenesis mulai diragukan. Beberapa ahli kemudian mengemukakan paham biogenesis. Para ahli yang mengemukakan paham biogenesis antara lain:

a. Francesco Redi (Italia, 1626-1697)

Redi menentang teori abiogenesis dengan mengadakan percobaan menggunakan toples dan daging. Toples 1 diisi daging yang ditutup rapat-rapat. Toples 2 diisi daging dan ditutup kain kasa. Toples 3 diiisi daging dan dibuka. Ketiga toples ini dibiarkan beberapa hari. Dari hasil percobaan ini ia mengambil kesimpulan sebagai berikut : Larva (kehidupan) bukan berasal dari daging yang membusuk tetapi berasal dari lalat yang dapat masuk ke dalam tabung dan bertelur pada keratin daging.

b. Lazzaro Spallanzani (Italia, 1729-1799)

Spallanzani menentang pendapat John Needham (penganut paham abiogenesis), menurutnya kehidupan yang terjadi pada air kaldu disebabkan oleh pemanasan yang tidak sempurna. Kesimpulan percobaan spallanzani adalah : pada tabung terbuka terdapat kehidupan berasal

dari udara, pada tabung tertutup tidak terdapat kehidupan, hal ini membuktikan bahwa kehidupan bukan dari air kaldu.

c. Louis Pasteur (Perancis, 1822-1895)

Louis Pasteur melakukan percobaan yang menyempurnakan percobaan Spalanzani. Ia mlakukan percobaan menggunakan labu yang penutupnya berbentuk leher angsa, bertujuan untuk membuktikan bahwa mikroorganisme terdapat di udara bersama dengan debu. Hasil percobaannya adalah sebagai berikut: Mikroorganisme yang tumbuh bukan berasal dari benda mati (cairan) tetapi dari mikroorganisme yang terdapat di udara. Jasad renik terdapat di udara bersama dengan debu. Dari percobaan ini, gugurlah teori abiogenesis tersebut. Pasteur terkenal dengan semboyannya “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang mengandung pengertian : kehidupan berasal dari telur dan telur dihasilkan makhluk hidup, makhluk hidup sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga.

Di samping dua teori di atas, masih ada lagi beberapa teori tentang asal usul kehidupan. Beberapa teori yang dikembangkan ilmuan antara lain :

A. teori kreasi khas, yang menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh zat supranatural ( gaib) pada saat yang istimewa.

B. Teori kosmozoan, yang menyatakan bahwa kehidupan yang ada di planet ini berasal dari mana saja

C. Teori evolusi biokimia, yang menyatakan bahwa kehidupan ini muncul berdasarkan hukum fisika, kimia, dan biologi

D. Teori keadaan mantap, menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal usul.

Beberapa ilmuan yang membuktikan teori evolusi kimia antara lain Harold Urey, Stanley Miller, dan Alexander Oparin. Teori Harold Urey, menurutnya zat hidup yang pertama kali mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup. Urey berpendapat bahwa kehidupan terjadi pertamakali di udara (atmosfer). Pada saat tertentu dalam sejarah perkembangan terbentuk atmosfer yang kaya akan molekul- molekul CH4, NH3, H2, H2O. Karena adanya loncatan listrik akibat halilintar dan sinar kosmik terjadi asam amino yang memungkinkan terjadi kehidupan. Eksperimen Stanley miller, Stanley Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Dia melakukan percobaan untuk menguji hipotesis Harold Urey. Dari hasil eksperimennya Miller dapat memberikan petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam system kehidupan seperti lipida, karbohidrat, asam amino, protein, nukleotida dan lain-lain dapat terbentuk dalam kondisi abiotik. Teori Evolusi Biologi

Oparin, dia berpendapat bahwa kehidupan pertama terjadi di cekungan pantai dengan bahan-bahan timbunan senyawa organik dari lautan. Timbunan senyawa organic ini disebut sop purba atau sop primordial.

.

B. Mahluk Hidup dan Cirinya

Aktivitas yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup prosesnya tidak dapat diamati secara langsung, tetapi berdasarkan ciri-ciri yang dimilikinya. Makhluk hidup memiliki beberapa ciri, yaitu bernapas, bergerak, makan, tumbuh, peka terhadap rangsangan, dan dapat berkembang biak. Jika ditelisik secara struktural maka semua mahluk hidup tersebut tersusun atas senyawa C, H, O, N, S, dan P. Karakter spesifik lainnya adalah bahwa mahluk hidup memiliki ciri mutlak berupa material genetik DNA atau RNA. Berikut adalah uraian ringkas tentang beberapa ciri mahluk hidup :

(a). Bernapas

Semua makhluk hidup melakukan proses pernapasan. Bernapas adalah proses mengambil udara (O2) dari luar dan mengeluarkan udara (CO2) dari dalam tubuh. Oksigen (O2) sangat diperlukan makhluk hidup untuk pembakaran makanan dalam tubuh dan menghasilkan energi yang diperlukan tubuh atau disebut juga oksidasi tubuh. Energi ini digunakan tubuh untuk bergerak dan melakukan aktivitas lainnya.

(b). Bergerak

Bergerak merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Gerak pada manusia dan hewan jelas tampak terlihat. Kamu dapat berjalan, berlari, dan menggerakkan tangan. Begitu juga dengan hewan dapat berlari, terbang, dan lain sebagainya. Untuk melakukan gerakan tersebut, manusia dan hewan dibantu oleh alat gerak. Pada manusia, misalnya tangan dan kaki. Sedangkan, pada hewan, seperti sayap, sirip, kaki, silia, dan lainnya.

Selain manusia dan hewan, tumbuhan juga melakukan gerakan, tapi gerakan ini tidak mudah dilihat. Contoh gerakan pada tumbuhan adalah menutupnya daun putri malu bila disentuh. Daun-daun pohon petai cina yang menutup pada sore hari, arah tumbuhnya tanaman selalu ke arah datangnya sinar matahari, dan bunga matahari yang selalu menghadap matahari. Gerakan pada tumbuhan disebabkan karena ada rangsangan dari luar.

(c). Memerlukan Nutrisi (Makan)

Seluruh makhluk hidup membutuhkan makanan. Makanan yang dimakan harus mengandung zat-zat makanan yang dibutuhkan oleh tubuh. Contohnya, karbohidrat, lemak, protein, vitamin, dan mineral. Karbohidrat sangat diperlukan tubuh untuk menghasilkan energi. Zat

terdapat dalam biji-bijian, seperti jagung, beras, gandum, dan tepung terigu. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan bagi tubuh. Lemak memiliki kalori paling tinggi dibandingkan zat makanan lainnya. Zat makanan ini terdapat dalam susu dan mentega. Protein berfungsi untuk pertumbuhan dan mengganti sel-sel tubuh yang rusak. Protein dibagi menjadi dua macam, yaitu protein hewani dan protein nabati. Protein hewani adalah protein yang berasal dari hewan, contohnya: telur, daging, susu, dan ikan. Sedangkan, protein nabati adalah protein yang berasal dari tumbuhan, contohnya: kacang-kacangan, dan buah-buahan. Vitamin dan mineral diperlukan tubuh kita untuk mengatur proses kegiatan tubuh. Vitamin dapat diperoleh dari buah-buahan dan sayursayuran, seperti: wortel, sayur bayam, kangkung, jeruk, alpukat, apel, dan sebagainya.

(d). Iritabilitas

Kemampuan makhluk hidup memberi tanggapan terhadap rangsangan disebut iritabilitas. Hewan memiliki sistem saraf dalam menanggapi adanya rangsangan, sedangkan tumbuhan tidak. Rangsangan dapat disebabkan oleh faktor luar tubuh. Contohnya, mata kita akan mengedip bila terkena cahaya yang silau. Contoh reaksi rangsangan yang diterima hewan adalah anjing akan menegakkan telinga bila mendengar suara yang asing dan sekelompok rusa akan berlari bila ada pemangsa yang mengintai.

(e). Tumbuh

Makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan merupakan pertambahan sel-sel tubuh, sehingga ukuran tubuh bertambah dan tidak bisa mengecil kembali. Hewan dan tumbuhan juga mengalami pertumbuhan seperti manusia, yaitu ukuran tubuhnya makin besar. Pertumbuhan ini dapat diukur.

(f). Berkembang Biak

Berkembang biak atau reproduksi adalah kemampuan makhluk hidup untuk memperoleh keturunan. Perkembangbiakan ini berguna untuk melestarikan jenisnya. Cara perkembangbiakan pada hewan dibagi menjadi dua macam, yaitu secara generatif (kawin) dan secara vegetatif (tak kawin). Pada hewan tingkat tinggi umumnya berkembang biak secara kawin, sedangkan pada hewan tingkat rendah berkembang biak dengan vegetatif (tak kawin).

3. SEL DAN REPRODUKSI SEL

Sel merupakan unit dasar dari kehidupan, teori ini dikemukakan oleh dua orang ahli mikroskopis Jerman masing-masingnya adalah T. Schwann dan M. J. Schleiden (1838) dan Theodore Schwaan (1839) yang dikenal sebagai teori sel. Teori ini menyatakan bahwa sel merupakan unit dasar yang penting dari suatu organisme yang baik yang uniseluler maupun yang multiseluler. Teori ini berlaku pada sel hewan ataupun tumbuhan, walaupun ditemukan ada perbedaan dari keduanya tapi dasar pola susunan dan konstruksinya sama. Pada kenyataannya ternyata ada pengecualian terhadap teori sel, dimana organisme hidup tidak selalu berbentuk sel seperti yang dinyatakan pada teori sel tetapi bisa saja bukan sel yang benar atau aseluler.

Suatu sel sebenarnya dapat didefinisikan sebagai kumpulan protoplasma yang memiliki inti yang jelas dan dibungkus oleh membran plasma tetapi pengecualiannya adalah adanya suatu bentuk kehidupan lain yang lebih sederhana yang dikenal sebagai virus karena ternyata tidak memiliki protoplasma dan nukleus dan hanya memiliki DNA dan RNA sebagai material genetiknya.

Bakteri dan alga hijau biru juga bukan sel yang benar karena intinya tidak diselaputi oleh membran dan intinya mempunyai kontak langsung dengan sitoplasma. Demikian juga dengan jamur seperti rhyzopus yang juga tidak dapat diterangkan menurut teori sel karena tubuhnya dibangun hanya oleh sekumpulan protoplasma yang tidak terbagi yang dengan demikian memiliki banyak inti dengan posisi tersebar.

A. Prokariot (Pro = primitif, karion = inti)

Hanya memiliki satu membran pembungkus dan karena itu dikenal sebagai “one envelope sistem”. Bagian tengah sel merupakan daerah inti, inti tidak punya selaput inti, daerah inti hanya merupakan sitoplasma yang mengental. Sitoplasma tidak memiliki organel seperti mitokondria, badan golgi, endoplasmik retikulum dan lainnya. Yang termasuk prokariot antara lain adalah : bakteri, PPLO dan ganggang biru.

Bakteri : Memiliki ukuran mikroskopis, uniselular, reproduksinya dilakukan secara

asexual. Penutup luarnya (auto covering) terdiri dari tiga lapisan yang terdiri dari membran plasma, dinding sel dan kapsul. Pada bakteri tertentu. membran plasmanya tipis dan terdiri dari protein dan lipid. Bagian dalam membran plasma mempunyai enzim respirasi berfungsi seperti mitokondria, pada organisme eukariot. bagian ini disebut sebagai mesosom. Dinding

sel bakteri kuat, rigid, terdiri dari karbohidrat, lipid, protein, fosfor dan beberapa garam organik dan asam amino tertentu yaitu diaminopimelic acid. Dalam penggolongannya bakteri yang dapat diwarnai dan bila dapat diwarnai dengan pewarnaan gram disebut sebagai bakteri gram positif. Capsul, merupakan lapisan pelindung pada kebanyakan bakteri merupakan slime atau lendir, kapsul sebagian besar terdiri dari polisakarida. Sitoplasma bakteri, memiliki tekstur yang kental (dense), bersifat koloid, dan mengandung sejumlah granul dari glikogen, protein dan lemak. Ribosom yang ada pada sitoplasma terdapat bebas dan ukurannya lebih kecil dari ribosom organisme eukariot. Material genetik, pada bakteri berada dalam daerah inti pada sitoplasma tanpa membran inti, daerah ini disebut nukleoid.

Gambaran umum sel bakteri

B. Eukariot

Struktur sel eukariot terdiri dari beberapa bagian yaitu bagian yang paling luar adalah dinding sel di ikuti dengan membran plasma, kedua sitoplasma, ketiga adalah inti. Dinding sel merupakan pemisah protoplasma sel dengan lingkungan luar, terdapat setelah membran plasma.

Dinding sel ditemukan pada sel tanaman dan sebagian bakteri dan tidak ditemukan pada sel hewan. Dinding sel strukturnya semi rigid ( semi kaku), lamina, merupakan pelindung yang tidak hidup dari sel, dinding sel di sekresi oleh sel sendiri terdiri dari polisakarida komplek yaitu cellulosa. Membran plasma merupakan tutup luar dari kebanyakan sel eukariot setelah sitoplasma baik pada sel tanaman ataupun hewan. Nama

lainnya adalah plasma membran, cell membran atau membran plasma. Sifat dari membran plasma adalah hidup, tipis, elastis, berpori, dan semipermiabel. Sitoplasma pada sel eukariot terdiri dari dua bagian yaitu bagian tidak hidup dan hidup yaitu butir pada sitoplasma ( cytoplasmic inclusion) dan organel (cytolasmic organel).

a. Cytoplasmic inclusion

Merupakan bagian yang tidak hidup disebut sebagai paraplasma, deutoplasma atau inclusions. Termasuk disini butiran-butiran yang ada dalam sitoplasma antara lain seperti cadangan makanan, dan substansi sekret yang tersuspensi dalam maktrik sitoplasma dalam bentuk granul yang refraktil dan membentuk cytoplasmic inclusion sebagai contoh adalah oil drop, york granules, pigmen, secretory granules dan glycogen granules.

b. Cytoplasmic organel

Merupakan bagian yang hidup yang merupakan struktur yang diselaputi membran dan disebut sebagai organoid atau organel. Organel ini memiliki berbagai aktivitas penting dalam metabolisme seperti biosintetik, respirasi, transportasi, support, dan reproduksi. Termasuk organel sitoplasma adalah mikrotubule dan mikrofilamen, centrosome, basal granules, cilia dan flagella, endoplasmic reticulum, golgi complex, lysosom, cytoplasmic vacuola, ribosom ,microbodies, mitochondria dan plastids.

Nukleus : Nukleus atau inti pada eukariot memiliki dinding dan pada dinding inti

ditemukan pori. Inti pada eukariot merupakan inti yang benar. Berperan penting dalam mengontrol seluruh aktivitas dalam sitoplasma dan membawa material genetik yaitu DNA. Inti terdiri dari dari membran inti, cairan inti dan kromosom dan anak inti atau nukleolus.

Tabel 1. Perbandingan struktur dan komponen sel prokariot, hewan dan tumbuhan

STRUKTUR FUNGSI PROKARIOT TUM BUHAN HEW AN

PERM UKAAN SEL

Dinding sel Perlindungan Ada Ada Tidak ada

M embrane plasma

m engisolasi kom ponen dalam sel dengan lingkungan, m engat ur pergerakan m at eri dari dan k e dalam sel,

m em ungkinkan kom unikasi dengan sel lain

Ada Ada ada

diperlukan unt uk m em bangun sel dan m engendalikan akt ivit as seluler

Kromosom M engandung dan

m engendalikan penggunaan DNA

Tunggal, sirkuler, t idak ada prot ein

Banyak, linear, dengan prot ein Banyak, linear, dengan prot ein

Inti sel St rukt ur yang m engandung krom osom dan dikelilingi oleh m em brane

Tidak ada Ada ada

M embrane inti M elapisi int i sel, mengat ur pergerakan m at eri dari dank e dalam init sel

Tidak ada Ada ada

Nuklelolus M ensint esis ribosom Tidak ada Ada ada

STRUKTUR SITOPLASM A

M itokondria M enghasilkan energy m elalui m et abolism e aerob

Tidak ada Ada ada

Kloroplas M enjalankan fot osint esis Tidak ada Ada Tidak ada

Ribosom Tem pat sint esis prot ein Ada Ada ada

Reticulum endoplasma

M ensint esis kom ponen m em bran dan lipid

Tidak ada Ada ada

Komplek golgi M em odifikasi dan

m em bent uk paket prot ein dan lipid, mensint esis karbohidrat

Tidak ada Ada Ada

Lisosom M engandung enzim pencernaan intraseluler

Tidak ada Ada ada

Plastid M enyim pan m akanan dan pigm en

Tidak ada Ada Tidak ada

Vakuola tengah M engandung air dan sisa m et abolism e, m em berikan t ekanan t urgor unt uk m endunkung sel

Tidak ada Ada Tidak ada

Vesikel dan vakuola

M engandung m akanan yang diperoleh dari proses fagosit osis, m engandung produk yang akan dibuang ke luar sel

Tidak ada Ada

(beberapa)

ada

sitoskleton M em berikan bent uk dan m endukung st rukt ur sel, m em posisikan dan m enggerakkan bagian-bagian sel

Tidak ada Ada Ada

Sentriol M ensint esis mikrot ubul silia dan flagella, dapat

Tidak ada Tidak ada

(um um nya)

(spindle)pada sel hew an

Silia dan flagela M enggerakkan sel pada cairana at au m enggerakkan cairan m elew ati perm ukaan sel

Tidak ada* Tidak ada

(um um nya)

ada

Gambar Struktur umum sel hewan dan sel tumbuhan

Reproduksi Sel

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosisadalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti. Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut: 1. Profase: pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin

menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid.

2. Metafase: pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom /kromatid mudah diamati dan dipelajari.

3. Anafase: pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutub-kutub pembelahan sel.

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom. Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis IIBaik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interfase. Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporo-genesis (Megasporo-genesis) dan Mikrosporogenesis.

4. JARINGAN HEWAN

Jaringan merupakan kumpulan massa sel sejenis yang saling bekerja sama dalam menyelenggarakan suatu fungsi tertentu baik secara struktural maupun fungsional. Pada hewan juga ditemukan jaringan meristematis dan jaringan permanen. Jaringan meristematis misalnya pada sum-sum tulang dan jaringan embrional. Sedangkan sebagian besar jaringan hewan adalah jaringan permanen. Secara struktural, jaringan hewan dibedakan menjadi 4 macam yaitu jaringan epitel, jaringan ikat (penyambung), jaringan otot, dan saraf.

A. EPITEL

Epitel (epi = di atas, thelia = putting, pentil) merupakan lapisan sel yang membatasi permukaan badan, kulit dan membran mukosa. Sel-sel itu mungkin tersusun selapis atau dalam beberapa lapisan; mereka terletak di atas suatu membran basal yang terdiri atas substansi amorf non-seluler, terutama mukopolisakarida.

Sel-sel epitel juga membentuk kelenjar, dengan cara invaginasi (eksokrin) atau setelah terbentuk kelenjar lalu hubungan dengan permukaan terputus (endokrin). Kelenjar merupakan derivat epitel dan sel-selnya mengeluarkan substansi spesifik.

Epitel yang terdapat pada membran serosa disebut mesotel karena berasal dari mesoderm dan membatasi pembuluh darah disebut endotel, walaupun bukan berasal dari endoderm.

Penggolongan epitel

A. Berdasarkan susunan lapisan sel 1. Selapis – setebal satu lapisan sel 2. Berlapis – lebih dari satu lapisan sel

3. Bertingkat – setebal satu lapisan sel tetapi tinggi sel-sel berbeda sehingga memberi gambaran berlapis yang keliru, karena inti-inti terlihat terletak pada lebih dari satu baris.

B. Berdasarkan bentuk sel

1. Pipih / gepeng – tinggi sel tidak seberapa bila dibandingkan dengan lebarnya (epitel pipih / gepeng)

2. Kuboid – tinggi dan lebar sel sama

B. JARINGAN IKAT (PENYAMBUNG)

Jaringan ikat berfungsi mengikat dan menyokong jaringan (fungsional aktif) lain. Jaringan ini berguna sebagai penyokong mekanik dan mekanisme pertahanan (fagositik dan fungsi imunologik). Ia berasal dari mesoderm embrional atau mesenkim, yang menyediakan berbagai sel jaringan ikat. Sel-sel ini mengeluarkan secret ke sekelilingnya berupa matriks dan karenanya terpendam didalamnya. Matriks terdiri atas dua unsur utama yaitu :

1. Substansi dasar – homogen dan amorf; terdiri atas mukopolisakarida dan glikoprotein, dan

2. Serat dan serabut

Berdasarkan kebutuhan fungsionalnya, jaringan penyambung mempunyai gambaran, konsitensi dan komposisi yang berbeda-beda. Perbedaan ini terletak pada banyak tidaknya satu atau lebih jenis serat atau sifat matriks. Berdasarkan hal-hal itu maka kita mengenal macam-macam jaringan penyambung.

1. Jaringan ikat embrional a. Mesenkim

b. Jaringan ikat mukoid (gelatinosa), seperti pada tali pusat 2. Jaringan ikat sejati atau biasa

a. Jaringan ikat longgar atau aerolar b. Jaringan ikat padat

i. Teratur, seperti tendo, ligament, dan aponeurosis

ii. Tidak teratur, seperti pada dermis, fasia, periosteum, perikondrium, dan simpai pelbagai organ

c. Jaringan reticular d. Jaringan lemak e. Jaringan pigmen 3. Jaringan ikat khusus

a. Tulang b. Tulang rawan

c. Darah – dengan matriks cair

C. JARINGAN OTOT

Jaringan otot terdiri atas serat-serat yang memiliki sifat kontraktil. Penggolongan jaringan otot terdiri atas 3 macam yaitu :

1. Otot rangka, bergurat melintang (bercorak) atau volunter 2. Otot polos, tidak bergurat melintang (bercorak) atau involunter 3. Otot jantung

Semua otot berkembang dari mesoderm kecuali otot siliar, sfingter pupil dan dilatator pupil, yang berkembang dari ektoderm. Otot arektor pili berkembang dari sel-sel mesenkim setempat.

Tabel Perbedaan macam-macam serat otot

Karakter serat otot polos Serat otot rangka serat otot jantung Bentuk Gelondong kecil,

sel fusiform

Silinder panjang Sel memanjang yang bercabang dan bersinambungan Ukuran Kecil dan

bervariasi

Sangat panjang dan uniform

Panjang, tidak bervariasi Gurat Tidak ada Sangat jelas ada Inti Tunggal tidak di

tengah, lonjong

Banyak gepeng memanjang dekat membran sel

Ada satu atau lebih ditenagh lonjong

Diskus interkalaris Tidak ada Tidak ada ada

D. JARINGAN SARAF (NEURON)

Jaringan saraf terdiri atas sel-sel spesifik (komponen neuron) yang berperan dalam menyelenggarakan fungsi koordinasi. Pada sususnan saraf terdapat jenis sel berikut ini :

1. neuron 2. neurologia

3. ependim (da dalam SPP) 4. sel schwann (diluar SPP)

Neuron merupakan sel fungsional utama pada susunan saraf. Sel ini dikhususkan untuk resepsi, integrasi dan transformasi keterangan yang tiba padanya sebagaimana rangsangan. Mereka juga bereaksi terhadap rangsangan ini dan meneruskan informasi berupa impuls elektrokimia.

Neuron terdiri atas :

1. soma atau badan sel (perikarion) dengan daerah permukaan luas 2. neurit ; cabang-cabang. Terdapat dua macam cabang

a. dendrit : cabang yang menerima rangsang

b. akson : cabang eferen. Biasanya terdapat satu akson dan banyak dendrit.

Terdapat tiga macam neuron yaitu :

1. neuron sensory (sensory neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat

2. neuron antara (internuron), interneuron selalu ditemukan pada sumsum tulang belakang dan otak. Neuron ini membentuk hubungan antara pada jalur sistem saraf.

3. neuron penggerak (motor neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari sistem saraf pusat menuju ke efektor yang berupa otot dan kelenjar. Dapat dikatakan bahwa neuron ini mengantarkan respon dari suatu stimulus.

Gambar Struktur penyusun jaringan saraf

JARINGAN TUMOR DAN KANKER

Hingga saat ini, masyarakat sering mencampuradukkan antara pengertian tumor dan kanker. Padahal keduanya berbeda. Tumor adalah jaringan sel liar berupa benjolan atau pembengkakan di bagian tubuh. Perkembangan tumor lambat dan tetap di satu lokasi, tetapi pasti dan terus membesar. Apabila muncul benjolan di bagian tubuh kita secara liar, baik terasa sakit maupun tidak, harus diwaspadai karena benjolan tersebut kemungkinan adalah tumor.

Tumor tidak begitu berbahaya bagi kesehatan tubuh. Perkembangan tumor bisa disebabkan oleh pertumbuhan jaringan baru atau pengumpulan cairan, seperti kista dan benjolan yang berisi darah akibat benturan. Tumor yang awalnya jinak jika

tidak diobati secara benar akan meradang dan bukan tidak mungkin akan berubah menjadi tumor ganas alias kanker. Tumor jinak biasanya tumbuh lambat dan hanya di satu tempat. Tumor ini bisa terus membesar, tetapi tidak menyebar ke bagian tubuh lain dan jarang mengganggu kesehatan. Tak heran apabila seseorang yang sudah bertahun-tahun menderita tumor di bagian punggung tidak merasa terganggu dan tidak pernah merasakan sakit apapun.

Berbeda dengan tumor, kanker adalah sel jaringan tubuh yang tumbuh tidak normal, tetapi terus membelah diri dengan cepat dan tidak terkendali. Kanker tidak menular, kecuali kanker hati atau hepatitis C. Sementara itu, ada pendapat yang menyatakan bahwa kanker disebabkan oleh sejenis virus, tetapi virus tersebut berbeda dengan virus pada penyakit lain yang menular. Sel-sel kanker akan terus tumbuh menyusup ke jaringan di sekitarnya, lalu menyebar ke tempat yang lebih jauh melalui pembuluh darah dan pembuluh getah bening. Sel kanker yang sudah menyebar di berbagai tempat sangat sulit diobati. Bahkan, secara medis sudah tidak memiliki harapan sembuh.

5. JARINGAN TUMBUHAN

Seperti pada hewan, tubuh tumbuhan pun terdiri dari sel-sel. Sel-sel tersebut akan berkumpul membentuk jaringan, jaringan akan berkumpul membentuk organ dan seterusnya sampai membentuk satu tubuh tumbuhan. Di sini akan dibahas macam-macam jaringan dan organ yang membentuk tubuh tumbuhan. Jaringan tumbuhan dapat dibagi 2 macam :

1. Jaringan meristem 2. Jaringan dewasa

A. JARINGAN MERISTEM

Jaringan meristem adalah jaringan yang terus menerus membelah. Jaringan meristem dapat dibagi 2 macam :

a. Jaringan Meristem Primer

Jaringan meristem yang merupakan perkembangan lebih lanjut dari pertumbuhan embrio. Contoh: ujung batang, ujung akar. Meristem yang terdapat di ujung batang dan ujung akar disebut meristem apikal. Kegiatan jaringan meristem primer menimbulkan batang dan akar bertambang panjang. Pertumbuhan jaringan meristem primer disebut pertumbuhan primer.

b. Jaringan Meristem Sekunder

Jaringan meristem sekunder adalah jaringan meristem yang berasal dari jaringan dewasa yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan jaringan meristem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Kegiatan jaringan meristem menimbulkan pertambahan besar tubuh tumbuhan. Contoh jaringan meristem skunder yaitu kambium. Kambium adalah lapisan sel-sel tumbuhan yang aktif membelah dan terdapat diantara xilem dan floem. Aktivitas kambium menyebabkan pertumbuhan skunder, sehingga batang tumbuhan menjadi besar . Ini terjadi pada tumbuhan dikotil dan Gymnospermae (tumbuhan berbiji terbuka ). Pertumbuhan kambium kearah luar akan membentuk kulit batang, sedangkan kearah dalam akan membentuk kayu.Pada masa pertumbuhan, pertumbuhan kambium kearah dalam lebih aktif dibandingkan pertumbuhan kambium kearah luar, sehingga menyebabkan kulit batang lebih tipis dibandingkan kayu.

Gambar Jaringan Meristem

Berdasarkan letaknya jaringan meristem dibedakan menjadi tiga yaitu :

a. Meristem apikal adalah meristem yang terdapat pada ujung akar dan pada

ujung batang. Meristem apikal selalu menghasilkan sel-sel untuk tumbuh memanjang.Pertumbuhan memanjang akibat aktivitas meristem apikal disebut pertumbuhan primer. Jaringan yang terbentuk dari meristem apikal disebut jaringan primer.

b. Meristem interkalar atau meristem antara adalah meristem yang terletak

diantara jaringan meristem primer dan jaringan dewasa. Contoh tumbuhan yang memiliki meristem interkalar adalah batang rumput-rumputan (Graminae). Pertumbuhan sel meristem interkalar menyebabkan pemanjangan batang lebih cepat, sebelum tumbuhnya bunga.

c. Meristem lateral atau meristem samping adalah meristem yang menyebabkan

pertumbuhan skunder. Pertumbuhan skunder adalah proses pertumbuhan yang menyebabkan bertambah besarnya akar dan batang tumbuhan. Meristem lateral disebut juga sebagai kambium. Kambium terbentuk dari dalam jaringan meristem yang telah ada pada akar dan batang dan membentuk jaringan skunder pada bidang yang sejajar dengan akar dan batang.

JARINGAN DEWASA

Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah berhenti membelah. Jaringan dewasa dapat dibagi menjadi beberapa macam :

1. Jaringan Epidermis

Gambar jaringan epidermis

Jaringan yang letaknya paling luar, menutupi permukaan tubuh tumbuhan. Bentuk jaringan epidermis bermacam-macam. Pada tumbuhan yang sudah mengalami pertumbuhan sekunder, akar dan batangnya sudah tidak lagi memiliki jaringan epidermis. Fungsi jaringan epidermis untuk melindungi jaringan di sebelah dalamnya.

2. Jaringan Parenkim

Nama lainnya adalah jaringan dasar. Jaringan parenkim dijumpai pada kulit batang, kulit akar, daging, daun, daging buah dan endosperm. Bentuk sel parenkim bermacam-macam. Sel parenkim yang mengandung klorofil disebut klorenkim, yang mengandung rongga-rongga udara disebut aerenkim. Penyimpanan cadangan makanan dan air oleh tubuh tumbuhan dilakukan oleh jaringan parenkim. Berdasarkan fungsinya jaringan parenkim dibedakan menjadi beberapa macam yaitu:

 Parenkim asimilasi (klorenkim) adalah sel parenkim yang mengandung klorofil dan berfungsi untuk fotosintesis.

 Parenkim penimbun adalah sel parenkim ini dapat menyimpan cadangan makanan yang berbeda sebagai larutan di dalam vakuola, bentuk partikel padat, atau cairan di dalam sitoplasma.

 Parenkim air adalah sel parenkim yang mampu menyimpan air. Umumnya terdapat pada tumbuhan yang hidup didaerah kering (xerofit), tumbuhan epifit, dan tumbuhan sukulen.

 Parenkim udara (aerenkim) adalah jaringan parenkim yang mampu menyimpan udara karena mempunyai ruang antar sel yang besar. Aerenkim banyak terdapat pada batang dan daun tumbuhan hidrofit.

3. Jaringan Penguat/Penyokong

Fungsinya untuk menguatkan bagian tubuh tumbuhan. Terdiri dari kolenkim dan sklerenkim.

a. Kolenkim : Sebagian besar dinding sel jaringan kolenkim terdiri dari senyawa selulosa merupakan jaringan penguat pada organ tubuh muda atau bagian tubuh tumbuhan yang lunak.

b. Sklerenkim : Selain mengandung selulosa dinding sel, jaringan sklerenkim mengandung senyawa lignin, sehingga sel-selnya menjadi kuat dan keras. Sklerenkim terdiri dari dua macam yaitu serabut/serat dan sklereid atau sel batu. Batok kelapa adalah contoh yang baik dari bagian tubuh tumbuhan yang mengandung serabut dan sklereid.

4. Jaringan Pengangkut

Gambar Jaringan Pengangkut

Jaringan pengangkut bertugas mengangkut zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada 2 macam jaringan; yakni xilem atau pembuluh kayu dan floem atau pembuluh lapis/pembuluh kulit kayu. Xilem bertugas mengangkut air dan garam-garam mineral

terlarut dari akar ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Xilem ada 2 macam: trakea dan trakeid. Floem bertugas mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan.

5. Jaringan Gabus

Fungsi jaringan gabus adalah untuk melindungi jaringan lain agar tidak kehilangan banyak air, mengingat sel-sel gabus yang bersifat kedap air. Pada Dikotil, jaringan gabus dibentuk oleh kambium gabus atau felogen, pembentukan jaringan gabus ke arah dalam berupa sel-sel hidup yang disebut feloderm, ke arah luar berupa sel-sel mati yang disebut felem.

6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN

Organ pada tumbuhan biji terdiri atas organ vegetatif dan generatif, namun yang utama adalah organ vegetatif yaitu akar, batang, dan daun. Organ lain pada dasarnya merupakan modifikasi dari organ utama tersebut seperti bunga, buah, umbi dan lain-lainnya.

A. AKAR (RADIX)

Asal akar adalah dari akar lembaga (radix), pada Dikotil, akar lembaga terus tumbuh sehingga membentuk akar tunggang, pada Monokotil, akar lembaga mati, kemudian pada pangkal batang akan tumbuh akar-akar yang memiliki ukuran hampir sama sehingga membentuk akar serabut. Akar monokotil dan dikotil ujungnya dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra, yang fungsinya melindungi ujung akar sewaktu menembus tanah, sel-sel kaliptra ada yang mengandung butir-butir amylum, dinamakan kolumela.

1. Fungsi Akar

a. Untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah b. Dapat berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan c. Menyerap air dam garam-garam mineral terlarut

2. Anatomi Akar

Pada akar muda bila dilakukan potongan melintang akan terlihat bagian-bagian dari luar ke dalam.

 Epidermis : sel-selnya rapat dan setebal satu lapis sel, dinding selnya mudah dilewati air. Bulu akar merupakan modifikasi dari sel epidermis akar, bertugas menyerap air dan garam-garam mineral terlarut, bulu akar memperluas permukaan akar.

 Korteks : Letaknya langsung di bawah epidermis, sel-selnya tidak tersusun rapat sehingga banyak memiliki ruang antar sel. Sebagian besar dibangun oleh jaringan parenkim.

 Endodermis : Merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan silinder pusat. Sel-sel endodermis dapat mengalami penebalan zat gabus pada dindingnya dan membentuk seperti titik-titik, dinamakan titik Caspary. Pada

pertumbuhan selanjutnya penebalan zat gabus sampai pada dinding sel yang menghadap silinder pusat, bila diamati di bawah mikroskop akan tampak seperti hutuf U, disebut sel U, sehingga air tak dapat menuju ke silinder pusat. Tetapi tidak semua sel-sel endodermis mengalami penebalan, sehingga memungkinkan air dapat masuk ke silinder pusat. Sel-sel tersebut dinamakan sel penerus/sel peresap.

 d.Silinder Pusat/Stele : Silinder pusat/stele merupakan bagian terdalam dari akar. Akar terdiri dari berbagai macam jaringan :

- Persikel/Perikambium : Merupakan lapisan terluar dari stele. Akar cabang terbentuk dari pertumbuhan persikel ke arah luar.

- Berkas Pembuluh Angkut/Vasis : Terdiri atas xilem dan floem yang tersusun bergantian menurut arah jari jari. Pada dikotil di antara xilem dan floem terdapat jaringan kambium.

- Empulur : Letaknya paling dalam atau di antara berkas pembuluh angkut terdiri dari jaringan parenkim.

B. BATANG (CAULIS)

Terdapat perbedaan antara batang dikotil dan monokotil dalam susunan anatominya.

1. Batang Dikotil

Pada batang dikotil terdapat lapisan-lapisan dari luar ke dalam :

 Epidermis : Terdiri atas selaput sel yang tersusun rapat, tidak mempunyai ruang antar sel. Fungsi epidermis untuk melindungi jaringan di bawahnya. Pada batang yang mengalami pertumbuhan sekunder, lapisan epidermis digantikan oleh lapisan gabus yang dibentuk dari kambium gabus.

 Korteks : Korteks batang disebut juga kulit pertama, terdiri dari beberapa lapis sel, yang dekat dengan lapisan epidermis tersusun atas jaringan kolenkim, makin ke dalam tersusun atas jaringan parenkim.

 Endodermis : Endodermis batang disebut juga kulit dalam, tersusun atas selapis sel, merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan stele. Endodermis tumbuhan Anguiospermae mengandung zat tepung, tetapi tidak terdapat pada endodermis tumbuhan Gymnospermae.

 Stele/ Silinder Pusat : Merupakan lapisan terdalam dari batang. Lapis terluar dari stele disebut perisikel atau perikambium. lkatan pembuluh pada stele disebut tipe kolateral yang artinya xilem dan floem. Letak saling bersisian, xilem di sebelah dalam dan floem sebelah luar. Antara xilem dan floem terdapat kambium intravasikuler, pada perkembangan selanjutnya jaringan parenkim yang terdapat di antara berkas pembuluh angkut juga berubah menjadi kambium, yang disebut kambium intervasikuler. Keduanya dapat mengadakan pertumbuhan sekunder yang mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang. Pada tumbuhan Dikotil, berkayu keras dan hidupnya menahun, pertumbuhan menebal sekunder tidak berlangsung terus-menerus, tetapi hanya pada saat air dan zat hara tersedia cukup, sedang pada musim kering tidak terjadi pertumbuhan sehingga pertumbuhan menebalnya pada batang tampak berlapis-lapis, setiap lapis menunjukkan aktivitas pertumbuhan selama satu tahun, lapis-lapis lingkaran tersebut dinamakan Lingkaran Tahun.

2. Batang Monokotil

Pada batang Monokotil, epidermis terdiri dari satu lapis sel, batas antara korteks dan stele umumnya tidak jelas. Pada stele monokotil terdapat ikatan pembuluh yang menyebar dan bertipe kolateral tertutup yang artinya di antara xilem dan floem tidak ditemukan kambium. Tidak adanya kambium pada Monokotil menyebabkan batang Monokotil tidak dapat tumbuh membesar, dengan perkataan lain tidak terjadi pertumbuhan menebal sekunder. Meskipun demikian, ada Monokotil yang dapat mengadakan pertumbuhan menebal sekunder, misalnya pada pohon Hanjuang (Cordyline sp) dan pohon Nenas seberang (Agave sp).

C. DAUN (FOLIUM)

Daun merupakan modifikasi dari batang, merupakan bagian tubuh tumbuhan yang paling banyak mengandung klorofil sehingga kegiatan fotosintesis paling banyak berlangsung di daun. Anatomi daun dapat dibagi menjadi 3 bagian :

 Epidermis : Epidermis merupakan lapisan terluar daun, ada epidermis atas dan epidermis bawah, untuk mencegah penguapan yang terlalu besar, lapisan epidermis dilapisi oleh lapisan kutikula. Pada epidermis terdapatstoma/mulut daun, stoma berguna untuk tempat berlangsungnya pertukaran gas dari dan ke luar tubuh tumbuhan.

Gambar anatomi daun

 Parenkim/Mesofil: Parenkim daun terdiri dari 2 lapisan sel, yakni palisade (jaringan pagar) dan spons (jaringan bunga karang), keduanya mengandung kloroplast. Jaringan pagar selnya rapat sedang jaringan bunga karang sel-selnya agak renggang, sehingga masih terdapat ruang-ruang antar sel. Kegiatan fotosintesis lebih aktif pada jaringan pagar karena kloroplastnya lebih banyak daripada jaringan bunga karang.

 Jaringan Pembuluh : Jaringan pembuluh daun merupakan lanjutan dari jaringan batang, terdapat di dalam tulang daun dan urat-urat daun.

D. BUNGA (FLOS)

Bunga mempunyai fungsi sebagai organ perkembang biakan. Bagian bunga dikategorikan dalam dua kelompok, yaitu:

 Hiasan bunga, terdiri atas 2 yaitu : Kelopak bunga yang berperan dalam melindungi bunga pada saat bunga masih kuncup dan mahkota bunga yang umumnya punya warna dan bau yang harum yang digunakan untuk menarik serangga.

 Alat kelamin pada bunga terdiri atas 2 yaitu : Putik dapat menghasilkan ovum atau lebih dikenal dengan sel kelamin betina, benang sari dapat menghasilkan sperma atau yang lebih dikenal dengan sel kelamin jantan.

Berdasarkan kelengkapan bagiannya, bunga dibedakan menjadi:

 Bunga sempurna/bunga lengkap yaitu bunga yang memiliki hiasan bunga serta alat kelamin yang lengkap.

 Bunga tidak sempurna yaitu bunga yang hanya memiliki salah satu bagian hiasan bunga atau salah satu dari alat kelamin.

 Bunga jantan: bunga yang hanya memiliki alat kelamin jantan.

 Bunga betina: bunga yang hanya memiliki alat kelamin betina.

E. BUAH (FRUCTUS) DAN BIJI (SEMEN)

Secara struktural buah itu mempunyai susunan yang terdiri dari dinding buah/perikarp atau disebut juga dengan pericarpium. Di bagian luar pada buah disebut dengandinding luar, eksokarp (exocarpium), atau epikarp (epicarpium), sedangkan yang ada di dalam buah disebut dengan dinding dalam atau endokarp (endocarpium), serta lapisan tengah yang hanya bisa beberapa lapis saja, yang disebut dengan dinding tengah atau mesokarp(mesocarpium). Macam-macam buah terdiri atas 3 yaitu :

a) Buah tunggal, yaitu buah yang bentuknya terdiri dari satu bunga dengan satu bakal buah, serta berisi satu biji atau lebih.

b) Buah ganda, yang bentuknya itu terdiri dari satu bunga yang memiliki banyak bakal buah. Masing-masing dalam bakal buah tumbuh menjadi buah tersendiri, namun pada akhirnya menjadi kumpulan buah yang tampak seperti satu buah. Contohnya seperti buah sirsak(Annona).

c) Buah majemuk, bentuknya terdiri dari bunga majemuk. Dengan demikian, bus ini berasal dari banyak bunga dan banyak bakal buah. Akhirnya, seakan-akan bunga tersebut menjadi satu buah saja. Contohnya seperti buah nanas(Ananas), serta bunga matahari (Helianthus).

Di dalam buah terdapat biji (umum untuk tumbuhan berbiji). Struktur pada biji dalam tumbuhan yaitu sebagi berikut :

a. Kulit biji. Pada tumbuhan yang berjenis Angiospermae, kulit bijinya terdiri dari kulit luar atau disebut dengan testa dan kulit dalam atau disebut dengan tegmen.

b. Tali pusar atau biasa disebut dengan funiculus,yaitu bagian yang menghubungkan antara biji dengan tembuni yaitu daerah tempat perlekatan biji yang menempel pada dinding dalam buah

c. Inti biji atau disebut dengan nukleus seminis, adalah terdiri dari lembaga atau embrio dan putih lembaga. Lembaga tersebut terbagi lagi menjadi radikula, kotiledon, dan plumula.

7. FOTOSINTESIS

Fotosintesis adalah proses yang terjadi pada tumbuhan atau mikroorganisme berklorofil lainnya, yang mengubah energi radiasi matahari menjadi energi kimia dalam bentuk senyawa-senyawa kimia terutama karbohidrat. Dalam proses fotosintesis, gas CO2 dan air diubah menjadi karbohidrat sederhana dan gas O2. Gas O2 yang terbentuk kemudian dilepaskan ke atmosfir. Melalui proses-proses metabolisme, karbohidrat sederhana itu, diubah menjadi senyawa-senyawa penyusun sel seperti karbohidrat struktural, protein, asam nukleat, lemak dan senyawa-senyawa lainnya. Senyawa-senyawa organik ini selanjutnya dipergunakan untuk membentuk sel, jaringan dan organ baru.

Proses fotosintesis dibagi dalam dua fase. Fase(1), disebut fase cahaya, yaitu fase yang membutuhkan energi radiasi, jadi termasuk proses fotofisiologi. Fase (2), disebut fase gelap, yang tidak membutuhkan energi radiasi. Fase ini disebut fase asimilasi atau fiksasi CO2. Asimilasi CO2 terjadi dalam siklus Calvin atau siklus C3, dan dapat pula terjadi melalui siklus C4.

Gambar Reaksi umum fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses fisikokimia, dimana energi cahaya digunakan untuk mensintesis senyawa organik (bentuk yang stabil)dari senyawa anorganik. Proses ini bergantung pada satu set komplek mol-mol protein yang terdapat dalam kloroplas melalui satu seri reaksi perubahan/pemindahan energi, merubah energi cahaya menjadi bentuk senyawa yang stabil. Melalui waktu yang panjang dan banyak penelitian maka didapatkan ringkasan reaksi fotosintesis :

Fotoreseptor Cahaya (Pigmen)

Fotosintesis berlangsung di kloroplas terbukti bahwa kloroplas yang terisolasi mampu melakukan fotosintesis secara lengkap. Tidak semua sel mengandung kloroplas hanya di dalam sel mesofil dan sel penutup stoma, epidermis batang muda, sel subepidermal kelopak bunga, dan buah muda.

Kloropls terbungkus oleh system membrane lengkap yang sifatnya diferensial permeable. Didalam cairan kloroplas (disebut matriks) terdapat lembaran-lembaran rangkap pula yaitu tilakoid. Tilakoid membentuk semacam cakram membatasi lumen tilakoid. Cakram-cakram ini bertumpuk-tumpuk membentuk granum. Membrane tilakoid yang menghubungkan grana dinamakan lamella stroma. Reaksi cahaya (penangkapan energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia) berlangsung di grana dan fiksasi CO2 berlangsung di stroma. Di dalam kloroplas terdapat pigmen-pigmen yang diperlukan pada fotosintesis dan enzim-enzim yang diperlukan pada reaksi kimia fotosintesis.

Gambar Struktur kloroplast

Pada tumbuhan didapatkan bermacam-macam pigmen yang berperanan menyerap energi cahaya. Pigmen fotosintesis terdapat dalam kloroplas yang terdiri dari Klorofil a, b, c, d, karotenoin, santofil dan bakterioklofil pada bakteri. Pigmen ini menyerap warna atau gelombang cahaya yang berbeda-beda. Masing-masing menyerap maksimum pada gelombang cahaya tertentu. Pigmen umumnya mempunyai penyerapan maksimum pada gel cahaya pendek dan juga pada gel

cahaya panjang. Untuk memaksimalkan penyerapan energi cahaya , maka pada kloroplas terdapat kelompok pemanen cahaya disebut antena yang terdiri dari bermacam-macam pigmen. Pigmen yang paling banyak dalam kloroplas adalah klorofil. Berbagai jenis klorofil tergantung pada rantai samping yang mengikat inti porfirinnya (klorofila, b, c, d, e). jenis yang terbanyak pada tumbuhan tinggi adalah klorofi a dan b. keduanya mempunyai extion spectrum yang berbeda.

Selain klorofil, didalam kloroplas juga terdapat karotenoid yang merupakan derivat likopen. Karotenoid yang paling banyak dijumpai adalah xantofil dan karoten. Fungsi karotenoid :

1. Melindungi klorofil dari fotooksidasi pada penyinaran yang terlalu kuat. 2. Membantu klorofil menangkap dan mentransfer energi cahaya.

Klorofil merupakan suatu mol yang terdiri dari bagian kepala dan ekor. Kepala adalah mol porpirin terdiri dari empat cincin pirol yang mengandung N dan masing dihubungkan ke ion Mg sebagai pusatnya. Ekor adalah mol pitol yaitu alcohol berantai panjang (20 c) beresrifikasi pada cincin pirol ke empat pada kepala. (Gb ). Beda klorofil a dengan b adalah; gugusan metil(CH3) pada cincin pirol II diganti dengan aldehid(CHO). Pada klorofil c tidak mempunyai ekor pitol, sedang klorofil d, gugusan rangkaian dua metil (CH3=CH3) pada cincin pirol I diganti dengan gugusan –O-CHO. Adanya rantai pitol berpengaruh utama terhadap kelarutan klorofil,karena pitol ini sebenarnya tidak larut dalam air. Kloropfi ini besada dalam membran lipid kloroplas dan terikat dengan bagian hidropobik protein. Sangat sedikit pigmen ini bebas. Cahaya yang diserap klorofil yang terikat berbeda dengan yang bebas. Klorofil bebas dalam aseton menyerap gel cahaya 675 nm sedang yang terikat protein 663 nm. Penggabungan klorofil dengan protein mempunyai dua alasan; membuat pigmen-pigmen berada pada satu kelompok atau organisasi yang sesuai untuk efisiensi transfer energi cahaya. Kedua membuat pigmen itu pada suatu lingkungan yang khusus,dengan susunan perbedaan maksimum cahaya yang hanya berbeda tipis sehingga transfer ini berantai sampai kepigmen yang mengalami fotokimia (pusat reaksi). Klorofil a disamping peranannya sama dengan klorofil lain menyerap energi cahaya, juga berperanan pada fotokkimia sebagai pusat reaksi.

Pada proses fotosintesis bekerja empat komponen Fotosistem , yang terdapat pada membran dalam kloroplas, terdiri dari; Fotosistem II, komplek sitokrom b/f. Fotosistem I dan Enzim ATPase. Melalui komponen-komponen inilah terjadi system aliran atau pemindahan elektron.

Mekanisme Reaksi Cahaya (Fotolisis )

Mekanisme aliran atau pemindahan elektron

Mekanisme ini dimulai dengan adanya energi cahaya yang dikoleksi LHCII ditransfer ke pusat reaksi P680, sehingga P680 terksitasi( P680+) dan electron berenergi tinggi dari P680 diterima oleh aseptor pertama Pheopitin, selanjutnya diterima oleh aseptor didekatnya yaitu plastoquinon A(PQ A), kemudian memindahkan lagi ke plastoquinon B (PQB) yang terletak pada bagian pinggir PS II. Untuk mereduksi PQB ternyata tidak hanya menerima electron tapi juga mengikat H+ menjadi PQH(plastoqinol) bentuk reduksi. Karena itu H+ diambil dari stroma, menyebabkan stroma kosentrasi H+ menurun(pH naik). Untuk mereduksi PQB diperlukan 2 elektron dan 2 H+ menjadi PQH. Kemudian PQH lepas dari PS II dan mobil secara lateral dalam membran tilakoid.

PQH mobil dalam tilakoid akan dioksidasi oleh komplek sit b/f. Komplek sit b/f hanya menerima electron tapi tidak menerima H+. Karena itu H+ dilepas kedalam lumen tilakoid(menambah H+ menyebabkan pH turun) Elektron dari PQH diterima oleh Fe3+ pada sitokrom b menjadi Fe2+. Kemudian dioksidasi lagi oleh sitokrom f, seterusnya oleh protein 2Fe-2S. dan diterima oleh plastosianin yang mobil yang akan membawa electron ke PS I.

Elektron akan diterima PS I oleh P 700 yang telah tereksitasi lebih dulu. P700 mengalami eksitasi oleh energi cahaya yang dikirim LHC I, Elktron berenergi tingginya diterima oleh aseptor Ao yaitu semacam klorofil a, kemudian diterima oleh aseptor berikutnya A1 (derivat vit K), kemudian diterima aseptor berikut X yaitu Protein 4Fe-4 S . electron dari protein ini diterima oleh protein kecil yang mobil feredoksin dan membawa electron ini mereduksi NADP+ dengan H+(dari stroma) menjadi NADPH dengan bantuan enzim feredoksin-NADP reduktase yang berada pada stroma. Pemakaian H+ menyebabkan kosentrasi H+ pada stroma menjadi berkurang , sehingga menyebabkan pH sampai 8.

P680 yang tereksitasi menjadi oksidator yang kuat, akan mengoksidasi mengambil elektron molekul didekatnya yaitu tirosin, selanjutnya mengolsidasi Mn yang terdapat pada polipeptidaEOC dan Mn yang kehilangan elektronnya akan mengoksidasi mol H2O pada lumen untuk mendapatkan elektron. H2O teroksidasi menjadi 2 H+ + 2 e + ½ O2. Jadi P680 yang tereksitasi menerima electron berasal dari mol H2O.

Jadi dengan adanya energi cahaya yang diserap LHCII, P680 tereksitasi menjadi oksidator yang kuat untuk menguraikan mol H2O, melalui transfer electron electron yang beenergi tinggi ditransfer ke PS I , dengan penyerapan energi cahaya oleh LHCI mengeksitasi P700 yang , dimana elektronnya yeng berenergi tinggi mereduksi NADP+ dan H+ menjadi NADPH.

Reaksi Gelap (Fiksasi CO2 )atau Siklus Calvin

Fiksasi CO2 terjadi dalam stroma. Proses ini terjadi dalam 3 tahap yaitu pertama karboksilasi dilanjutkan dengan reduksi dan tahapan akhir adalah regenerasi. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar berikut.

Tabel Perbandingan Fotosintesis Tumbuhan C3 dan C4

Faktor pembanding Tumbuhan C3 Tumbuhan C4 Anatomi daun

Kloroplas

Pengikatan CO2 Atmosfer Siklus Calvin (Fiksasi CO2) Fotorespirasi

Titik kompensasi(чl CO2 l-1 ) Suhu optimum

Fotosintesis Rubisco PEPcase Rasio transpirasi

Jenuh cahaya (чmol poton)

Biasa Mesofil Sel mesofil Sel Mesofil + 20-100 20-25 20-25 - 400-500 400-500 Kranz

Mesofil dan seludang Sel mesofil Sel seludang

- (sangat tertekan) 0-5 30-45 - 30-35 200-350 tidak jenuh

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

Seperti halnya proses metabolisme yang lain, fotosintesis dipengaruhi oelh berbagai factor. Di alam fotosintesis dipengaruhi oleh factor luar dan dalam dan sulit dipisahkan ecara tegas. Analisis hanya dengan cara seksama dapat mengetahui factor masing-masing. Sesuai dengan hukum Black man (prinsip factor pembatas), maka kecepatan fotosintesis ditentukan oleh factor yang berada dalam keadaan minimum. Pada dasarnya factor-faktor tersebut dapat dikelompokkan menjadi :

A. Faktor dalam

1. Kandungan klorofil : karena pigmen ini langsung berperan dalam penangkapan energi radasi dan mengubahnya menjadi energi kimia maka jumlahnya akan menentukan kecepatan fotosintesis.

2. Morfologi daun : termasuk di dalamnya kerapatan tulang daun, permukaan daun (mengkilat atau tidak).

3. Anatomi daun : struktur anatomi mempengaruhi fotosintesis secara tidak langsung karena mempengaruhi kecepatan didusi C02 dan lewatnya cahaya pada mesofilnya.

4. Faktor protoplasma : suatu tumbuhan yang dipindahkan dari gelap ke terang tidak segera mampu mengadakan fotosintesis. Perlu waktu unutuk persiapan. Factor ini tidak jelas, mungkin untuk sintesis enzim-enzim yang berperan pada tahap-tahap fotosintesis.

5. Akumulasi fotosintat : bila translokasi fotosintesis dari daun terhambat (misalnya defisiensi B) maka akan terjadi penimbunan glucose dalam kloroplas. Kandungan glucose yang tinggi ini akan menghambat reaksi fotosinteis.

Gambar Kurva hubungan 3 faktor eksternal (cahaya, CO2, suhu) terhadap laju fotosintesis tumbuhan

B. Faktor Luar

1. Cahaya : pengaruhnya lewat intensitasnya, kualitasnya, lama penyinaran, besarnya pantulan dan seterusnya. Secara tidak langsung mempengaruhi membuka menutupnya stomata, sehingga mempengaruhi difusi C02 untuk fotosintesis.

1. Pada dasarnya sampai intensitas tetentu kenaikan intensitas akan menaikkkan kecepatan fotosintesis. Penurunan fotosintesis apda intensitas tinggi sebagai akibat adanya fotooksidasi klorofil dan kerusakan enzim.

2. Temperatur : temperature optimim disekitar 35o C dan pada tumbuhan C-4 lebih tinggi sehingga cocok untuk daerah tropika.

3. Air : meskipun air merupakan bahan dasar untuk proses fotosintesis tetapi pengaruhnya secara tidak langsung, yaitu mempengaruhi membuka menutupnya stomata.

4. Oksigen : oksigen merupakan hasil tambahan fotosintesis dan bila berada dalam jumlah besaar akan menghambat fotosintesis tertutama lewat reaksi fotorespirasi.

5. Zat hara mineral : berbagai unsure hara mineral diperlukan untuk sintesis klorofil, koenzim berbagai enzim yang berperan pada fotosintesis, transport karbohidrat, dll.

6. Karbondioksida : C02 merupakan bahan dasar fotosintesis, tetapi bila diberikan dalam jumlah besar akan menyebabkan kecepatan fotosintesis berkurang karena kadar CO2 yang tinggi akan menurunkan pH cairan sel, stomata akan menutup.

8. RESPIRASI TUMBUHAN

Respirasi adalah reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi yang digunakan untuk aktifitas sel dan kehidupan tumbuhan dalam bentuk ATP atau senyawa berenergi tinggi. selain itu respirasi juga menghasilkan senyawa antara yang berguna sebagai bahan sitesis berbagai senyawa lain. Hasil akhir respirasi adalah CO2 yang berperan sebagai keseimbangan karbon di dunia. Respirasi berlangsung siang malam karena cahaya bukan merupakan syarat. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi dibagi menjadi 2 macam yaitu:

1. Respirasi anaerob : tidak memerlukan oksigen tetapi penguraian bahan organiknya tidak lengkap. Respirasi macam ini jarang terjadi, hanya dalam keadaan khusus. Substrat respirasi adalah glucose, reaksinya:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + ATP

2. Respirasi aerob : memerlukan oksigen, penguraiannya lengkap, sampai dihasilkan CO2 dan H2O, reaksinya :

C6H12O6 6 H2O + 6 CO2 + ATP

Tabel Perbedaan antara Respirasi Aerob dan Anaerob

Faktor pembeda Respiras Aerob Respirasi Anaerob

- Status proses - Waktu berlangsung - Energi yang dihasilkan - Merugikan atau tidak

- Oksigen - Hasil akhir

- Umum terjadi - Berlangsung seumur hidup

- Besar

- Tidak merugikan

- Memerlukan oksigen - CO2 dan H2O

- Hanya dalam kondisi khusus

- Sementara, hanya fase tertentu

- Kecil

- Merugikan, menghasilkan senyawa toksik

- Tidak memerlukan oksigen - Alcohol dan CO2

Respirasi terdiri dari satu rangkaian reaksi kimia dimana karbohidrat dan mol organik lainnya, dioksidasi untuk memperoleh energi yang tersimpan dari hasil fotosintesis dan rangka karbon yang digunakan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan sel. Proses oksidasi atau pembakaran secara umum terjadi pada tempat yang kering,

dan biasanya energi yang dikandung dilepas dalam bentuk panas, tapi pada respirasi terjadi dalam medium cair dan prosesnya berjalan secara bertahap dan energi yang dilepas diubah menjadi energi berguna dalam bentuk senyawa kimia yang dapat dipakai untuk sintesis, gerak.dan pertumbuhan.

Mekanisme Respirasi

Reaksi respirasi ini adalah kebalikan dari ringkasan reaksi Fotosintesis. Pada fotosintesis CO2 direduksi menjadi glukosa dengan H2O sebagai sumber electron dan hydrogen sedang pada respirasi glukosa dioksidasi menjadi CO2 dan dibentuk H2O sebagai produk. Meskipun demikian kedua proses ini berbeda, karena enzim yang berperanan juga berbeda, dan lokasi terjadinya berbeda. Respirasi terjadi pada semua sel hidup sedang fotosintesis terjadi pada sel yang berkloroplas. Proses respirasi mengalami 3 tahap reaksi yang terpisah yaitu:

1. Glikolisis terjadi di sitosol

2. Siklus asam sitrat terjadi dalam matrik mitokondria

3. Transfer elektron terjadi pada membran krista mitokondria Keseluruhannya terdiri dari lebih 50 rangkaian reaksi.

Gambaran tahapan respirasi tumbuhan dan energi yang dihasilkan

Disamping menghasilkan energi ,peranan respirasi juga menyediakan rangka carbon. Senyawa intermediet respirasi dari mulai glikolisis sampai siklus trikarboksilat berperanan sebagai bahan dasar untuk untuk membentuk senyawa organik lain seperti protein, lemak, pigmen as inti dinding sel dan lain-lain.

Faktor-Faktor yang mempengaruhi respirasi

Ada dua faktor yang mempengaruhi respirasi yang terjadi pada tumbuhan. Faktor tersebut digolongkan atas faktor dalam dan faktor luar.

1. Faktor dalam

Faktor dalam yaitu umur, tipe jaringan atau organ, bentuk pertumbuhan dari suatu spesies. Umur mempengaruhi laju respirasi, dimana sel atau jaringan muda lebih cepat dari umur dewasa, sebab aktifitas metabolisme, yang memer-lukan energi dan rangka karbon untuk pertumbuhannya. Jaringan meristem lebih tinggi laju respirasi dibandingkan lainnya ,karena sifat jaringan berpe-ranan membentuk sel-sel baru, sehingga memerlukan materi dan energi yang banyak, karena itu diperlukan laju respirasi tinggi.

2. Faktor luar

Faktor luar diantaranya adalah kosentrasi oksigen, suhu dan cahaya a. Oksigen

Oksigen sangat penting dalam respirasi, karena oksigen adalah penerima electron terakhir yang menentukan keberhasilan

terbentuknya ATP. Karena itu jika kosentrasi O2 rendah maka laju respirasi rendah , hal ini terjadi jika akar tergenang air(banjir) , untuk sementara waktu terjadi respirasi anerob(fermentasi) yang mengghasilkan energi kecil , sehingga tidak mencukupi untuk proses kehidupan. Jika terjadi dalam waktu lama tumbuhan akan mati. Demikian pentingnya oksigen ini sehingga tumbuhan yang hidup pada habitat yang kurang oksigen mempunyai adaptasi khusus untuk memenuhi kebutuhannya akan oksigen seperti tumbuhanyang hidup di air tergenang seperti padi mempunyai batang berongga dan adanya jaringan aerenhkim denikian juga bakau yang mempunyai akar nafas. b. Suhu

Suhu sangat mempengaruhi respirasi karena respirasi adalah reaksi enzim. Pada reaksi metabolisme berlaku Q10 yaitu bila suhu naik 100 C maka laju reaksi naik 2-3 lipat. Tapi pada organisme baerlaku sampai suhu optimum. Hal ini disebabkan makin naik suhu maka energi kinetis larutan juga akan meningkat yang mempercepat reaksi Melampaui suhu optimum laju reaksi menurun sampai suhu maksimum.hal ini disebabkan tinggi suhu akan mempengaruhi kerja enzim. Enzim adalah protein, sifat protein jika suhu tinggi maka protein akan mengalami koagulasi, sehingga sisi aktif enzim terganggu . Umumnya semakin tinggi temperature penurunan kecepatan respirasi semakin cepat. Suhu juga mempengaruhi kelarutan oksigen.

c. Cahaya

Cahaya secara tidak lansung mempengaruhi respirasi sehubungan ketersediaan substrat. Jika cahaya cukup maka proses fotosintesis tinggi mengakibatkan tersedianya sewnyawa karbohidrat sebagai substrat respirasi. Hal ini bias dibuktikan dimana laju respirasi 1-2 jam setelah fotosintesis aktif, laju respirasi lebih tinggi dibandingkan dengan respirasi gelap. Demikian juga daun cahaya , laju respirasi lebih tinggi (70-90 umol CO2 /gr biomasa perjam)dibandingkan

dengan daun yang biasa terlindung (20 –45 umolCO2/g biomasa perjam).

d. Kadar garam anorganik dalam medium

Jaringan atau tumbuhan yang dipindahkan dari air ke larutan garam akan menunjukka n kenaikan respirasi. Respirasi diatas normal semacam ini disebut respirasi garam.

e. Rangsangan mekanik

Daun yang digoyang-goyang menunjukkan kenaikan respirasi. Kalau hal itu dilakukan berulang-ulang reaksinya menurun. Kenaikan respirasi ini mungkin disebabkan efek pemompaan .

f. Luka

Terjadinya luka di suatu bagian menyebabkan respirasi di tempat tersebut naik. Umumnya pelukaan menyebabkan terbentuknya meristem luka yang menghasilkan kalus. Mungkin kenaikan respirasi pada luka disebabkan oleh bertambahnya substrat atau lebih besarnya difusi O2 yang masuk jaringan luka.

g. Karbondioksida

Kadar CO2 yang tinggi akan menghambat respirasi. Selain secara langsung berpengaruh terhadap reaksinya, mungkin CO2 juga berpran tidak langsung misalnya pada daun kadar CO2 yang tinggi akan menyebabkan stomata menutup sehingga difusi CO2 keluar terhambat dan kadar CO2 dalam jaringan naik.

9. TRANSPIRASI DAN GUTASI PADA TUMBUHAN

Sejak awal tumbuhan menyerap air melalui akar dan kehilangan air lewat daun. Proses penguapan dari tumbuhan ke udara disebut Transpirasi. Benih kecil hanya menguapkan beberapa tetes air dalam seminggu, namun pohon dewasa menguapkan lebih dari 1000 liter per hari. Selama transpirasi berlangsung air menguap dari daun melalui celah kecil yang disebut stomata.

Transpirasi Tumbuhan

Stomata

Hanya sebagian kecil, biasanya kurang dari 1% dari air yang diabsorpsi tumbuhan dipergunakan dalam reaksi metabolisme (hidrolisis). Sebagian besar dari air yang diabsorpsi akar tanaman akan ditranspirasikan melalui daun. Transpirasi ialah hilangknya air dalam bentuk uap air dari tubuh tumbuhan melalui penguapan. Penguapan air menciptakan gaya isap sehingga tumbuhan dapat menyerap mineral dan nutrient penting dari tanah.

Ratio antara hilangnya air oleh transpirasi dengan produksi bahan kering selama pertumbuhan merupakan ukuran efisiensi penggunaan air oleh tumbuhan.

Semakin besar rationya, semakin kurang efisien jenis tumbuhan tersebut dalam penggunaan airnya. Ratio transpirasi dari sebagian besar tanaman budidaya berkisar antara 100 sampai 500 atau lebih, yang berarti memerlukan 100-500 gram air untuk menghasilkan 1 gram bahan kering tumbuhan. Dengan demikian jenis tumbuhan tinggi yang hidup di darat sangat tidak efisien dalam penggunaan airnya. Walaupun demikian ada beberapa tumbuhan yang lebih efisian daripada yang lainnya. Tumbuhan C4 per unit air yang digunakan dapat menghasilkan bahan kering 3-4 kali lebih banyak dari tumbuhan C3.

Kehilangan air oleh transpirasi dapat berlangsung dari setiap bagian tumbuhan yang berhubungan dengan atmosfir. Namun demikian sebagian besar berlangsung melalui daun lewat stomata. Karena sifat kutikula yang impermeabel terhap air, transpirasi yang berlangsung melalui kutikula relatif sangat kecil. Seperti telah diuraikan dalam bab terdahulu, untuk menguapkan 1 gram air diperlukan energi panas sebanyak 500 kal. Dengan demikian transpirasi menimbulkan pengaruh pendinginan pada daun.

Kebutuhan panas untuk menguapkan air berasal dari sinar matahari. Sinar matahari disalurkan melalui tiga cara : (1) sebagai cahaya langsung, difusi atau pantulan, (2) sebagai radiasi panas (dari atmosfir, tanah, atau benda-benda sekelilingnya) dan (3) oleh aliran konveksi (aliran udara panas melalui daun). Dari jumlah panas yang diabsorpsi daun, hanya sebagian kecil saja yang diterimanya sebagai panas penghantaran (koduksi) dari bagian-bagian tubuh tumbuhan lainnya.

Laju transpirasi daun biasanya menunjukkan siklus harian. Pada hari yang cerah, terjadi peningkatan tranpirasi yang cepat di pagi hari, dan mencapai puncaknya pada lewat tengah hari. Kemudian diikuti penurunan pada sore dan malam harinya. Panas sensibel (konveksi) atau mungkin juga panas laten (dari tranpirasi) yang keluar pada siang hari mengalami pendinginan oleh radiasi yang kembali ke udara. Keadaan ini sering menghasilkan pembentukan embun.

Suhu daun pada malam hari biasanya beberapa derajat di bawah suhu udara karena kehilangan panas oleh radiasi kembali ke langit dan penerimaan panas yang relatif sedikit dari udara di sekelilingnya. Di pagi hari setelah matahari terbit, daun yang kena sinar matahari akan cepat menjadi panans dan suhunya meningkat seiring dengan suhu udara. Pada waktu yang sama, stomata yang menutup di amlam hari

air susu. Perilaku Planaria yang menghindar dari cahaya juga merupakan contoh dari perilaku insting.

(2). Pola Aksi Tetap (Fixed Action Patterns/ FAPs): merupakan perilaku stereotipik yang merupakan serangkaian aktivitas oleh adanya stimulus spesifik. Contoh perilaku ini adalah ketika seekor anak burung baru menetas, ia akan dengan spontan membuka mulutnya dan kemudian induknya akan menaruh makanan di mulutnya tersebut. Contoh lainnya adalah ritual kawin pada beberapa jenis burung seperti burung merak atau burung kuau. Ritme cycardian (jam biologis) juga dimasukkan kedalam jenis perilaku pola aksi tetap misalnya kelelawar insektivora yang hanya aktif di malam hari.

(3). Perilaku Agonistik : perilaku agresif yang pada dasarnya dilakukan untuk dapat bertahan hidup (survival) atau memperoleh pengakuan dalam kelompok tertentu. Tujuan spesifik dari terjadinya agonistic sangat beragam, dan dapat terjadi intraspesies atau interspesies. Kadang kala perilaku ini bisa menyebabkan kematian tetapi terkadang hanya berupa ritual semata.

(4). Perilaku Teritroial : merupakan perilaku mempertahankan suatu area tertentu (home range) dari kehadiran spesies atau individu pesaing sehingga suatu hewan dapat memiliki sumber makanan, tempat bereproduksi atau beraktivitas dan memelihara anak dan keturunannya dengan pesaing yang minimal atau bahkan tanpa adanya pesaing. Bentuk-bentuk teritrorialnya beragam, dapat berupa adanya penanda (urine, kotoran, bekas cakaran) di berbagai tempat dalam kawasan tertentu atau dengan adanya perlawanan ketika ada individu atau spesies lain mencoba masuk ke dalam kawasan. Perilaku teritori ini contohnya pada perilaku Harimau, Singa, dan hewan-hewan buas lainnya yang memiliki kawasan tertentu sebagai tempat mencari makanannya.

(5). Perilaku Alturistik : merupakan perilaku social non egois pada hewan yang berkoloni dimana salah satu individu mengorbankan diri sendiri untuk

akan merugikan bagi sang individu altruist karena dia dapat mati oleh ancaman tetapi anggota yang lebih banyak akan selamat atas tindakan penyelamatan yang ia lakukan. Contoh perilaku alturis adalah perilaku kera yang memberi alaram kepada koloninya bahwa terdapat predator yang akan menyerang, sehingga anggota koloni dapat segera menyelamatkan diri sedangkan dirinya mungkin saja terbunuh karena dapat dideteksi dari suara “alarm” yang ia berikan kepada anggota koloninya.

Jenis-Jenis Perilaku Belajar

(1) Periaku Habituasi (Habituation) : merupakan jenis perilaku hewan yang mengabaikan suatu stimulus yang berulang-ulang dan tidak membahayakan dirinya. Perilaku ini dapat juga dikatakan sebagai bentuk kehilangan respons hewan terhadap jenis stimulus tertentu yang berdasarkan pengalamannya sebelumnya bahwa stimulus yang ia rasakan tidak pernah menimbulkan ancaman atau bahaya bagi dirinya sendiri. Contoh perilaku habituasi adalah anjing atau kucing yang saat awal dipelihara akan segera menyerang pemiliknya jika ditepuk punggungnya tetapi setelah sekian lama kebiasaan menepuk punggung tersebut ternyata tidak menimbulkan rasa sakit atau cidera maka anjing atau kucing akan mengabaikan saja tindakan itu yang pada akhirnya ia tidak akan merespon apapun ketika punggungnya ditepuk berulang kali.

(2). Imprinting : merupakan suatu perilaku berupa pengenalan atau persepsi terhadap suatu objek seperti induk yang berlangsung pada periode kritis setelah lahir (periode kritis ini berbeda masing-masing hewan). Sebagian besar unggas biasanya memperlihatkan perilaku ini ketika baru lahir, salah satunya adalah sekelompok angsa yang baru menetas lalu langsung anda beri makan, maka angsa-angsa tersebut akan menganggap itu sebagai induknya sehingga ia akan mengikuti kemana saja anda pergi. Walaupun anak-anak angsa tersebut kemudian melihat induk aslinya, tetap saja ia akan mengabaikan karena sudah ada persepsi dasar yang ia temukan saat pertama kali lahir. Perilaku ini dapat bersifat permanen namun dapat juga hilang seiring bertambahnya usia dan terlewatinya periode kritis.

(3). Perilaku Asosiasi Pengkondisian Klasik (Clasical Conditioning): merupakan perilaku dimana hewan akan terbiasa untuk melakukan tindakan tertentu karena adanya orientasi hadia (reward) yang akan dia peroleh jika hal tersebut ia lakukan dan adanya hukuman (punishment) jika ia tidak melaksanakannya. Ini biasanya dikondisikan selama proses pembelajaran yang sebagian besar dilakukan oleh manusia sebagai pendidiknya (contoh di dunia sirkus). Persepsi tentang hadia dan hukuman yang berasosiasi langsung dengan stimulus tertentu ini akan menjadi permanen sehingga kendati kemudian tidak ada hadia atau hukuman setelah respon yang ia lakukan, respon tersebut akan tetap ia lakukan pada periode berikutnya ketika ada stimulus serupa. Contohnya adalah perilaku lumba-lumba yang biasanya akan diberi makan jika ia bisa melintasi lingkaran api di atas kolam atau juga perilaku anjing yang segera menjulurkan lidah dan saliva yang menetes saat dibunyikan garputala (karena saat ia diajari pada periode seblumnya, stimulus suara berupa garputala selalu berasosiasi dengan akan adanya makanan yang dia peroleh dari tuannya).

(4). Perilaku Asosiasi Pengkondisian Operan (Operant Conditioning) : merupakan perialu yang diperoleh dari tindakan coba-coba atau trial and error. Semakin dekat individu mendapatkan respon dengan adanya stimulus positif maka akan semakin mudah baginya mengulang keberhasilan respon tersebut. Dapat juga terjadi kepada hewan yang semakin lama semakin sedikit mengeluarkan energi untuk memperoleh makanan. Atau dapat juga berupa perilaku jerah setelah suatu pengalaman buruk tertentu yang ia peroleh ketika melakukan suatu tindakan.

(5). Imitasi : merupakan perilaku hewan yang diperolehnya dengan mengamati perilaku hewan lain lalu menirukannya tetapi peniruan ini terjadi setelah melewati periode kritis perkembangannya. Banyak contoh hewan seperti anjing, kucing atau serigala yang belajar teknik tertentu dalam berburu mangsa dengan meniru induknya.

(6). Perilaku Inovasi (Insight Learning atau Reasoning) : merupakan perilaku paling cerdas dimana suatu hewan dapat merespon sesuatu stimulus pada kondisi tertentu

pembelajaran yang identik dengan kondisi tersebut sebelumnya. Subjek dari inovasi adalah penyelesaian masalah (problem solving). Contohnya adalah seekor kera yang dikurung dalam ruang tertutup dimana di langit-langit ruangan digantungkan pisang yang tidak akan dapat diraihnya jika tanpa bantuan alat tertentu. Maka dengan serta merta kera tersebut akan segera menyusun kotak-kotak kayu yang ada dalam ruangan membentuk tangga untuk mencapai pisang yang tinggi tersebut.

Contoh Perilaku Alami (Mating Dance Pada Burung Kuau)

Cell Biology. New York Garland.

Alberts, B.,D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, J. D. Watson. 1989. Molecular Biology of The Cell. Garland Publishing, Inc. New York and London.

Bajpai, R. N. 1989. Histologi Dasar. Terj. J. Tambajong. Jaypee Brothers Binarupa Aksara. Jakarta.

Brooks, G.A. T.D. Fahey, T.P. White. 1996. Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications. 2nd Ed. Mayfield Publishing Co.

Campbell, N. A., J. B. Reece, and L. G. Mitchell. 2000. Biology. 6th Ed. Addison Wesley Longman. Inc.

Damjanov, I. 1997. Buku Teks dan Atlas Berwarna Histopatologi. Terj. B. U. Pendit. Penerbit Widya Medika. Jakarta.

Esau, K. 1977. Anatomy of Seed Plants. 2nd ED. John Wiley and Sons. New York. Fahn, A. 1982. Plant Anatomy 3rd Ed. Pergamon Press. New York.

Farabee, M. J. 2006. Animal Organ Systems and Homeostasis. www.emc.maricopa.edu /faculty/farabee/BIOBK/BioBookANIMORGSYS.html

Farabee, M. J. 2002. Excretory System. www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/ BIOBK/BioBookEXCRET.html

Griffin, D.R., A. Novick. 1970. Animal Structure and Function. Second Edition. Holt, Rinehart and Wisnton, Inc. New York.

Hidayat, E. B. 1995. Anatomi Tumbuhan Berbiji. Penerbit Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Jafnir., and N. Marusin. 2004. Struktur Perkembangan Hewan I. Jurusan Biologi FMIPA Universitas Andalas. Padang.

Prosser, C. L. 1991. Comparative Animal Physiology. Fourth Edition. Wiley-Liss. New York.

Raven, P.H., R.F. Evert and S.E. Eichhorm. 1987. Biology of Plant. 4th edition Worth Publishers, Inc., New York.

Sanlon, V. C., T. Sanders. 2007. Essentials of Anatomy and Physiology Fith Edition. Davis Company. Philadelpia.